中國為什麼造不出頂級的CPU?

l劉祖德

再次科普一下,中國不是造不出頂級CPU,搞不定的是操作系統,缺的是生態、生態和生態。


CPU、操作系統和軟件生態


中國的超算排名世界第一,用的是國產的CPU,單核性能不夠用“眾核架構”提升性能,單塊集成了260核的申威SW26010 CPU讓我們在超算領域碾壓了美國。


為什麼超算能做到第一?因為超算的應用相對簡單,主要是用在科學計算,配套的操作系統和軟件生態都相對簡單,只要算力足夠其它都不是大問題。


但是個人電腦和手機上通用型CPU就是另外一件事情了。拿電腦CPU舉例,就算我們有錢、有人、有決心(事實上也有),做出來的CPU一旦要跑Windows馬上就會面臨所謂的“x86專利陷阱”。運行Windows以及之上的千千萬萬的軟件需要CPU兼容x86指令集,而x86指令集基本上已經被Intel一家控制並設置了各種專利保護和技術壁壘。為了避免壟斷問題Intel還間接扶持了AMD共享x86指令集,後來者再想進入根本沒有可能。


能不能繞過Intel的x86指令集?可以,龍芯就是這麼幹的。買斷了MIPS指令集完全自主研發CPU(性能也還可以),但是因為無法運行Windows,只能在黨政軍市場中求生存。


這就是所謂:繞的過Intel,跨不過微軟。


而今天的情況是:繞的過ARM,做不出安卓。


CPU和操作系統是一個硬幣的兩面,中興事件告訴了我們自主研發芯片的重要性,但是隻有有了自己的操作系統,才能有自己的生態,才能稱得上真正的自主、可控。


更重要的是,CPU、操作系統、應用軟件構成的生態才是中國需要努力趕上的;沒有生態,光有芯片是很難有所作為的。


事實上,目前國產PC操作系統也有不少,例如:深度Linux(Deepin)、startOS(起點操作系統)、優麒麟(UbuntuKylin)、中標麒麟(NeoKylin)、銀河麒麟等等,但是在軟件生態上還是和微軟的Windows沒法比。當然,我們可以在黨政軍市場上先用起來,一方面是為了國家安全,另一方面對於普通辦公而言,全國產的CPU + 操作系統 + 辦公應用已經足夠應付。



中國芯、操作系統和軟件生態未來的機會在哪裡?


芯片要發展這點毋庸置疑,但之前也說過光有芯片還是無法形成閉環,必須要有操作系統配合。而操作系統主要是算法和邏輯,不涉及任何基礎工藝(芯片製造在這個方面受到限制),對我們來說從這個單點突破可能更實際。例如:


1. 雲計算的操作系統 - 基於KVM開源架構的雲計算操作系統,可以挑戰Wintel的壟斷。以後個人電腦都是瘦客戶端了,國產CPU + 基於Linux的桌面雲操作系統 + 雲計算完全可替代目前個人電腦裡面的Intel CPU + Windows + 軟件。



3. AI機器人操作系統,目前還是無人區。


可以預見的是,未來的生態會逐漸從PC和智能手機轉向雲計算、物聯網、無人駕駛、可穿戴設備、AI機器人等新的領域。雖然現在別人設置了種種障礙,但這個世界一直在變,我們只要在新趨勢中抓住新的機會就可以打破壟斷,自主發展。



高挺觀點

CPU作為電腦內部的最具核心技術的芯片,本身設計難度就很大,而且近幾年高端芯片的製造費用也是越來越高,本來中國的芯片製造就落後老美好幾十年,現在要追趕仍然極其困難。

如今國產CPU芯片面臨的情況相比前幾年有更多的機遇也有更多的挑戰。

1、老生常談了,X86架構的壟斷,目前只有英特爾和AMD可以製造,中國現在仍然沒有能力研發自己的架構(這一點確實是太難了,即使有了自己的架構,能不能讓Windows穩定運行,能不能讓廣大軟件開發者來兼容你的架構,構建生態環境是更大的難題),所以龍芯依然是選擇了別人的MIPS架構進行艱苦的研發探索。

2、最新的龍芯CPU效能只能和AMD多年前K10的架構打平,整體性能和兼容性也有待商榷,1.5G的頻率好不容易達到了,然而英特爾的U都快奔5G去了,接下來的路任重而道遠。

3、說道“製造”,這在CPU業界也已經屬於很小一部分廠商的專屬了,因為隨著CPU製造工藝的升級,製造難度提升也越來越大,晶圓廠建設的耗資更是成幾何數往上升。像英特爾能自主設計和生產製造的也就還有三星了,臺積電很強大,但是主要做代工生產,像臺積電這樣有能力代工製造芯片的全球也就兩三家,所以中國即使有能力設計出來先進工藝的龍芯,恐怕也得找個幫手給製造出來。

4、就像上面所說的,因為這幾年PC市場增長緩慢,研發和製造難度提升,CPU技術的發展已經比較緩慢了,這也留給了國產CPU更多的時間追趕。

5、錢,錢,錢,還是錢,相比英特爾每年動輒100多個億的鉅額研發投入,龍芯的團隊簡直沒法比,設計CPU對於設備、人才的引進非常關鍵,錢不是萬能的,但是這一塊沒有足夠的錢是萬萬不可的,這一點不必多說。

所以說,CPU國內目前是能造的,而且手機CPU已經有廠商做的不錯,但是想設計製造出頂級的CPU也不是有錢就能解決的,技術的積累和生態環境的建設都是一個非常長期的過程,試想如果沒有ARM,可能也無法誕生國產手機CPU,所以說核心架構技術是根本,如果在這方面難以突破,那就把目前能做的紮紮實實做好,把每一分錢都用到刀刃上,務實創新,相信國產CPU將來會有一天走進我們的千家萬戶。


嘟嘟聊數碼

這得從法律,投資模式,社會教育等多重層次來探討。

法律環境

在中國,抄襲的法律成本極低,任何知識產權都沒有多大的價值,更有一些巨頭公司是靠著抄襲剽竊一路發展而來,如騰訊,小米等

這樣的法律環境下,造成了大部分公司以抄襲為主而非自主研發,即便是目前國產的龍芯,亦或者華為手機芯片,都是在抄襲剽竊的基礎上發展而來。

投資環境

資本投資的最終目的是資本升值,在知識產權法的作用幾乎為零的情況下,資本不願意投資像芯片研發這種風險極大的行業。

同時,中國資本環境更傾向於“炒作經濟”,而炒作經濟以其風險低、利潤高的優勢,吸引了大量資本投資。從而只有少數民間資本願意投資於科技研發。

體制環境

既然民間資本不願意投資科技研發,那麼只能由政府帶動,但是政府投資由於受到體制的制約,並不能夠吸引到優秀的研發人員。

教育環境

像芯片研發這種高精尖技術所需的人才,必須經過系統化的教育才能夠培養出來,但是中國教育整體狀況屬於應試教育,而應試教育的弊端便是與現實脫節,學生更加傾向於研究如何做考題,而非日後做研究,以至於在這種教育環境下,無法培養出優秀的芯片研發人才。


王眼世界觀

因為我們是目標型研發,而不是競爭性研發,在研發CPU上面,我們一直採用的是追趕模式,以為追上了就是成功了,結果龍芯追了這麼多年,越追被甩的越遠。

CPU,英特爾曾經提出過摩爾定律,每24個月CPU更新一次,如今顯然有些放緩,芯片優化也加進來,週期有所延長,但是甩開你目標性研發簡單快捷,方便,有時候英特爾還會停下來等一等AMD,因為畢竟壟斷官司還不如養個對手。

所以中國為什麼造不出CPU,有人說是光刻機不出口給你,其實這早就不是一個問題,國內代工興盛蓬勃,我們僅僅是依賴進口,而英特爾難道不也是進口的光刻機,這還是在研發上出了問題,

好的嘗試是寒武紀,壞的嘗試也是寒武紀,我們終於瞭解了競爭的重要性,但是我們不知道其實競爭也要看起點的,最好的方法其實就是華為收購麒麟芯片,而不是從零開始走,但是手機芯片好在高通華為在同一地平線,CPU除了AMD還有什麼可以運作的標的嗎?

其實還是沒有,倒是很建議大公司去打AMD的主義,這家企業比英特爾多一個GPU,不過博通收購不了高通,你不復雜點你也吃不下AMD,作為一個目標的確比研發省事。


紙老虎科技

CPU作為電腦內部的最具核心技術的芯片,本身設計難度就很大,而且近幾年高端芯片的製造費用也是越來越高,本來中國的芯片製造就落後老美好幾十年,現在要追趕仍然極其困難。

如今國產CPU芯片面臨的情況相比前幾年有更多的機遇也有更多的挑戰。

1、老生常談了,X86架構的壟斷,目前只有英特爾和AMD可以製造,中國現在仍然沒有能力研發自己的架構(這一點確實是太難了,即使有了自己的架構,能不能讓Windows穩定運行,能不能讓廣大軟件開發者來兼容你的架構,構建生態環境是更大的難題),所以龍芯依然是選擇了別人的MIPS架構進行艱苦的研發探索。

2、最新的龍芯CPU效能只能和AMD多年前K10的架構打平,整體性能和兼容性也有待商榷,1.5G的頻率好不容易達到了,然而英特爾的U都快奔5G去了,接下來的路任重而道遠。

3、說道“製造”,這在CPU業界也已經屬於很小一部分廠商的專屬了,因為隨著CPU製造工藝的升級,製造難度提升也越來越大,晶圓廠建設的耗資更是成幾何數往上升。像英特爾能自主設計和生產製造的也就還有三星了,臺積電很強大,但是主要做代工生產,像臺積電這樣有能力代工製造芯片的全球也就兩三家,所以中國即使有能力設計出來先進工藝的龍芯,恐怕也得找個幫手給製造出來。

4、就像上面所說的,因為這幾年PC市場增長緩慢,研發和製造難度提升,CPU技術的發展已經比較緩慢了,這也留給了國產CPU更多的時間追趕。

5、錢,錢,錢,還是錢,相比英特爾每年動輒100多個億的鉅額研發投入,龍芯的團隊簡直沒法比,設計CPU對於設備、人才的引進非常關鍵,錢不是萬能的,但是這一塊沒有足夠的錢是萬萬不可的,這一點不必多說。

所以說,CPU國內目前是能造的,而且手機CPU已經有廠商做的不錯,但是想設計製造出頂級的CPU也不是有錢就能解決的,技術的積累和生態環境的建設都是一個非常長期的過程,試想如果沒有ARM,可能也無法誕生國產手機CPU,所以說核心架構技術是根本,如果在這方面難以突破,那就把目前能做的紮紮實實做好,把每一分錢都用到刀刃上,務實創新,相信國產CPU將來會有一天走進我們的千家萬戶。

科技的發展本身就不是一蹴而就的,需要一個漫長的過程,這其中需要很多方面的支持,也會遇到很多很多的困難。自從電子科技發展的浪潮以來,不管是在電腦領域還是手機領域,核心技術也就是中央處理器一直是被國外確切的說是被美國壟斷。

一方面是美國的人才儲備確實無可比擬,匯聚了全球最頂尖的人才,所以任何領域,一直是美國走在前列,其實不光中國,全世界其他的國家也都受困於核心技術的。電腦領域被英特爾把持,手機領域的頂級處理器是被美國的高通所把持。

這是長期的技術領先以及市場地位所造成的,而且壟斷地位一直持續了很長時間。不過我們確實應該理解,畢竟我們在科技創新領悟與美國等發達國家還是有差距的,所以在認清差距的同時,我們也不應該自暴自棄。

而且我覺得近幾年不管是國家還是中國的民族企業,越來越來越重視科技創新,研發和創新投入持續增加,已經逐漸在趕超了,在處理器領域,確實與這些巨頭的差距在不斷的縮小。現在華為的海思麒麟處理器其實性能等完全不輸高通了,而且小米也是一直在研發自己的松果處理器,臺灣的聯發科和英偉達也是在努力追趕著,相信不久的將來,華為的海思麒麟一定可以趕上甚至超過高通的。所以一起期待的,也為國產品牌加油打氣。

220評論

小躍546738811-10 18:56

23贊

上次我聽胡偉武說的時候就是,cpu無非就是那麼幾個部件,但就是英特爾牛,英特爾甩開AMD是在2012左右吧吧,慢慢的甩開,這與alpha的工程師加入英特爾有直接關係的,現在我們可以看到AMD早已不是英特爾的對手了,甚至最近AMD的GPU工程師還被英特爾給挖走了,另外英特爾有世界第一的荷蘭光刻機供應,英特爾不能不牛,至於國產龍芯,胡偉武老師說我們已經在進步了,只不過還不能跟英特爾比,英特爾就是牛沒辦法,我們發展時間太短了,其實仔細想想,七八年前,英特爾也沒現在這麼牛,那時候還是奔騰,英特爾酷睿牌子是12年左右alpha工程師加入後才出現的牌子,只有酷睿才是胡老師看得起的架構,其他奔騰系列都是很爛的架構,事實上也是這樣大多數人都是買的酷睿系列,而這一系列正是alpha工程師創造的架構,除了酷睿,其餘什麼奔騰,凌動,都是很爛很老套的微結構,他的ROB,保留站這些都是簡單搭配,多發射,動態調度以及增加寄存器等等手段我們都用上了,甚至花的代價還不比英特爾酷睿差,酷睿192項的ROB我們128項,酷睿寄存器堆54項,我們國家龍芯浮點32項,定點32項,再加32項加起來96項這寄存器不比酷睿少,性能不亞於奔騰,但是,很可惜我們需要磨鍊。至於酷睿系列,真的是alpha工程師的真功夫了,最後,中國不是做不出頂級cpu,而是需要時間,事實上,我們國家的cpu已經有了奔騰的水平,奔騰也不過是七八年前的主流cpu,所以我們國家一定可以的。只不過還沒有摸清門道。加油!十年內,我相信可以超越,因為明年18年的時候荷蘭光刻機已經同意賣給中國了,加油!^0^~


槓精一枚

造成這樣的因素很多,環境、科研能力、人才、CPU生態以及CPU的技術複雜性等等。其中CPU的複雜性與生態是重要因素。

這些年來,國內已經有有龍芯、飛騰、申威等老牌設計單位,也有兆芯、宏芯這些新秀,還有在商業上非常成功的海思、展訊等ARM陣營廠商。都開始涉足CPU研發,但是與英特爾之間還有一段距離。

具體來看看國產CPU:

1. 龍芯這種從下到上都是自主設計,指令集雖然是模仿的,但也勉強算是自主的,現代CPU架構下指令集的差異性已經不大了。

2. 用開源的硬件方案的,代表類型有SPARC架構下的一些CPU,比如神舟飛船上用的就是這類,拿別人開源的東西改改就可以用了。

3. 直接買別人的硬件方案,這了指的是買了全套東西的那種,代表類型有alpha架構,也就是申威系列,太湖之光用的。

5. 破解、抄襲、打磨別人家的CPU的,有一些研究所在做。

國產處理器“取代”Intel、AMD等國際公司的處理器一直是國家的戰略和夢想,因為生態體系的缺乏,中國發展自己的處理器也只能是“摸著石頭過河”,這個石頭就是國外已經發展的處理器指令集。多年前龍芯處理器的架構師胡偉武博士也解釋過:“我們CPU也是可以做世界第一的,而且有,關鍵就是沒法用,用戶不用你。”軟件生態的現實決定了國產處理器不可能從0開始研發。


科技之窗

cpu是一種微型電子中央處理器,有多種多樣型號和規格,其功能和大小,由芯片來決定。芯片簡單來說,就是塗有鈦金屬的硅片,再經光刻機和刻蝕機加工而成的微型半導體電子電路集成片。目前國際頂尖的Cpu芯片為5nm,而中國能造出並量產最小28nm的芯片。所以跟國際頂尖距離還很大。

為什麼有這麼大的差距呢?主要是有以下幾個原因:一是電路設計問題,也就是微晶體管的佈局與連接模式很難掌握;二是鈦晶元片的質量和量產問題,也就是鈦晶元片精度和產量問題;三是光刻機問題,中國在光刻機制造方面還是個空白,而芯片的製造,必須要經光刻機才能製造,國際上又禁止向中國出售光刻機,所以既便是以上兩個問題解決了,沒有光刻機,還得到國外去加工芯片。這樣不但要付高額的加工費,還要保證芯片不能用於軍事。所以我國高端電子產業也是受制於人的。並有至少60%以上利潤叫外國賺走了。

以上三個原因,是中國不能生產一流cpu的主要原因。


新人類醫學創新者李傑


老子是男版銳雯

上次我聽胡偉武說的時候就是,cpu無非就是那麼幾個部件,但就是英特爾牛,英特爾甩開AMD是在2012左右吧吧,慢慢的甩開,這與alpha的工程師加入英特爾有直接關係的,現在我們可以看到AMD早已不是英特爾的對手了,甚至最近AMD的GPU工程師還被英特爾給挖走了,另外英特爾有世界第一的荷蘭光刻機供應,英特爾不能不牛,至於國產龍芯,胡偉武老師說我們已經在進步了,只不過還不能跟英特爾比,英特爾就是牛沒辦法,我們發展時間太短了,其實仔細想想,七八年前,英特爾也沒現在這麼牛,那時候還是奔騰,英特爾酷睿牌子是12年前左右alpha工程師加入後才出現的牌子,只有酷睿才是胡老師看得起的架構,其他奔騰系列都是很爛的架構,事實上也是這樣大多數人都是買的酷睿系列,而這一系列正是alpha工程師創造的架構,除了酷睿,其餘什麼奔騰,凌動,都是很爛很老套的微結構,他的ROB,保留站這些都是簡單搭配,多發射,動態調度以及增加寄存器等等手段我們都用上了,甚至花的代價還不比英特爾酷睿差,酷睿192項的ROB我們128項,酷睿寄存器堆54項,我們國家龍芯浮點32項,定點32項,再加32項加起來96項這寄存器不比酷睿少,性能不亞於奔騰,但是,很可惜我們需要磨鍊。至於酷睿系列,真的是alpha工程師的真功夫了,最後,中國不是做不出頂級cpu,而是需要時間,事實上,我們國家的cpu已經有了奔騰的水平,奔騰也不過是十來年前的主流cpu,所以我們國家一定可以的。只不過還沒有摸清門道。加油!十年內,我相信可以超越,因為明年18年的時候荷蘭光刻機已經同意賣給中國了,加油!^0^~


悅5467388

科技的發展本身就不是一蹴而就的,需要一個漫長的過程,這其中需要很多方面的支持,也會遇到很多很多的困難。自從電子科技發展的浪潮以來,不管是在電腦領域還是手機領域,核心技術也就是中央處理器一直是被國外確切的說是被美國壟斷。



一方面是美國的人才儲備確實無可比擬,匯聚了全球最頂尖的人才,所以任何領域,一直是美國走在前列,其實不光中國,全世界其他的國家也都受困於核心技術的。電腦領域被英特爾把持,手機領域的頂級處理器是被美國的高通所把持。



這是長期的技術領先以及市場地位所造成的,而且壟斷地位一直持續了很長時間。不過我們確實應該理解,畢竟我們在科技創新領悟與美國等發達國家還是有差距的,所以在認清差距的同時,我們也不應該自暴自棄。



而且我覺得近幾年不管是國家還是中國的民族企業,越來越來越重視科技創新,研發和創新投入持續增加,已經逐漸在趕超了,在處理器領域,確實與這些巨頭的差距在不斷的縮小。現在華為的海思麒麟處理器其實性能等完全不輸高通了,而且小米也是一直在研發自己的松果處理器,臺灣的聯發科和英偉達也是在努力追趕著,相信不久的將來,華為的海思麒麟一定可以趕上甚至超過高通的。所以一起期待的,也為國產品牌加油打氣。


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